■ 冉 皞/冉书明/王福杰
(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;2.中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170)
内蒙古中部油页岩资源特征及发展前景
——以乌拉特后旗为例
■ 冉 皞1/冉书明2/王福杰2
(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;2.中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170)
油页岩是固体可燃有机矿产,低温干馏可获得页岩油,属非常规油气资源。经勘查,乌拉特后旗油页岩主要赋矿层位为下白垩统巴彦花组第二段,估算全区油页岩资源量达300亿吨以上,资源潜力巨大,极具开发价值;矿层埋藏较浅,地表有大量出露,适于露天开采,开发成本较低。国内油页岩资源开发经验成熟,国家政策大力支持,能源价格持续走高,油页岩资源开发回报丰厚等条件决定了乌拉特后旗油页岩资源可以被充分利用,进而实现经济效益最大化。
油页岩;乌拉特后旗;资源特征;发展前景
迄今,油页岩(oil shale)还没有一个比较统一并且广为接受的定义,有的学者认为“实际上任何热解生油量达到一定商业标准的浅层岩石”[1]均为油页岩。笔者认为:油页岩是一种含有机质(15%~50%)的沉积岩,其色浅灰至深褐,为高灰分(>40%)的固体可燃有机矿产,低温干馏可获得页岩油,属非常规油气资源。
油页岩资源比较丰富,几乎遍及世界各地,但分布并不均衡。根据截至2005年底已发表的统计数据,共计37个国家的探明油页岩储量总和换算成页岩油约4100亿吨,约为世界石油探明可采储量1600亿吨的2.6倍[2]。油页岩资源主要分布于美国、俄罗斯、加拿大、中国、刚果(金)、巴西、爱沙尼亚、澳大利亚等国家,其中美国油页岩资源探明储量居世界首位。
2004~2006年我国首次开展的全国油页岩资源评价结果表明,全国油页岩资源为7200亿吨,页岩油资源为476亿吨,主要分布在47个盆地中,其中抚顺盆地、茂名盆地、敦密盆地等具有一定的油页岩查明资源规模并已开发[3]。
进入二十一世纪以来,随着我国工业化、城镇化、农业现代化的加速发展,石油需求量猛增,而国内大部分油田均处于开采的瓶颈期,并且尚未有新的大规模常规油气资源被探明和开发,因此,长期以来我国的经济发展必然推高石油的进口量。然而国际局势复杂多变,世界主要石油产地地缘政治复杂,安全局势不容乐观,并且我国不能完全掌握海上石油进口通道,因而我国未来的能源安全形势极为严峻。因此,开发油页岩等非常规油气资源极为必要。可以预见,随着油页岩开发利用技术的成熟,页岩油可以极大地缓冲进口石油所带来的战略风险和高额的工业成本。
内蒙古中部中生代盆地群是我国有油页岩记录的地区之一,油页岩资源主要分布在内蒙古自治区乌拉特后旗地区,该区中生代盆地为深湖—半深湖沉积,适宜成油环境。
1.1 地质特征
巴格毛德地区为乌拉特后旗主要油页岩产地(图1)。巴格毛德矿区位于巴格毛德盆地中部,为发育陆相河湖沉积的川井盆地群的一部分,盆地形态总体显示为北东向展布的宽缓盆地,盆地内部构造简单,地层平缓。
矿区主要出露下白垩统巴彦花组。其中巴彦花组第二段是主要赋矿层位,为灰黑色油页岩与灰色、灰黑色页岩及灰绿色粘土岩互层,夹薄层泥质灰岩。白垩纪初期,地壳下沉,湖盆开始形成。以后地壳处于稳定状态,气候温暖,适宜生物活动繁殖,此时该区沉积了较厚的灰色、灰绿色以泥质为主的岩层和有经济价值的油页岩层,富含动、植物化石。早白垩世后期自然环境有较大变化,气候干燥炎热,沉积了以红色为主的砾岩、砂砾岩层,覆盖在油页岩层之上。
1.2 矿体及品位
根据目前由地表露头结合探槽、浅井及浅钻所得资料,矿区油页岩层至少有2~3组,最大总厚度已达35m左右,矿区面积初步圈定达520km2左右,矿体密度平均值为1.93,估算全区油页岩资源量达300亿吨以上。
图1 巴格毛德矿区位置图
矿区油页岩据物理性质鉴定质量良好,于火中均极易燃烧且冒黑烟,有较浓的沥青味,一般火焰可达3~5cm,燃烧时间一般在1~2分钟。地表采样分析,含油率最高达19%,最低在3%。特别是盆地中部一带的油页岩,一般厚度10~40m,平均厚度30m,含油率5%~8%,属中含油率油页岩。
综上所述,矿区面积较大、矿层厚度可观,储量丰富,而且目前圈定的矿层区域仅限于盆地浅部,盆地西部相对较深,尚未开展勘查工作,资源潜力巨大,可进一步开展普查工作。
2.1 矿区油页岩资源开发优势明显
经初步勘查,内蒙古乌拉特后旗油页岩资源丰富,易于开发利用。矿区地处高原丘陵地带,地表起伏不大,海拔900~1000m。矿区地处偏远的边境荒漠地区,草原边防公路可达矿区附近,进入草原荒漠区较易于车辆通行。只需修建低成本简易公路即可将矿区与边防公路相连;矿区自然地理条件较为优越,植被稀少,开发基本不会造成环境破坏,废石可以就地掩埋;并可利用当地丰富的风能及太阳能资源进行发电,满足开发生产需要,减少生产成本;区内人烟稀少,不涉及拆迁工作,可节约大量资金;当地政府重视招商引资及经济开发,民风淳朴,劳动力价格相对低廉。
区内无污染源,地下水水质较良好,无滑坡、崩塌和山洪等自然危害。矿区地质环境条件良好,地形地貌有利于自然排水。岩层单一,层状结构,稳定性差,矿体低于当地最低侵蚀基准面,远离地表水体,而且与矿区无水力联系,不受大范围地下水和地表水的影响。补给来源少,其涌水量有限。油页岩埋藏深度较浅,地表有大量出露,其地质条件也较适于露天开采,可降低开发成本。
2.2 国内油页岩开发经验成熟
我国油页岩的开发利用始于1928年(辽宁抚顺),二十世纪五十年代,在广东茂名建立了油页岩制油厂,成功地实现了油页岩资源的开发利用。1959年,我国油页岩年加工能力达到2000万吨,当年页岩油产量为79万吨,占全国石油产量的21%,达到历史最高水平。
生产页岩油主要采用地上干馏工艺:油页岩开采后,经破碎至所需的粒度,进入干馏炉内加热干馏,生成页岩油气及页岩半焦或页岩灰。地上干馏工艺目前在我国油页岩开发领域广泛使用,并且经过不断改进,其生产效率不断提高,对环境的污染也逐渐减少。
2005年,抚顺矿务局计划投资100亿人民币,主要用于提取页岩油并拟建100MW的热电厂,年发电量达5亿度,供热2400万亿焦尔。吉林罗子沟于2003年开建油页岩综合开发利用工程,工程完成后可形成年产300万吨矿石、20万吨页岩油、5000吨稀贵金属的生产规模,并建成一个5000kW·h余热发电厂等相关工程。吉林省政府和国家计划投资27亿元进行桦甸油页岩的综合开发利用,预计最高年处理油页岩1400万吨[4]。
乌拉特后旗油页岩资源的开发可以借鉴国内成熟的经验,利用当地丰富的土地资源,就地建设油页岩加工基地,建立油页岩生产加工产业链,带动当地经济又好又快发展。
2.3 国家政策大力支持
2 0 0 4年,国家发改委环资[2004]73号文件规定:凡生产、加工、提炼油页岩的企业免税;2007年,国家发改委和国家环保总局联合下发的《煤炭工业节能减排工作意见》提出:有关部门要制定鼓励政策措施,支持煤层气、油页岩等煤炭共伴生资源综合利用。可以说在政策上国家全力支持油页岩的开发和利用。
当前,原油、成品油等均由中国石油、中国石化等大型国有企业专营,一般的民营企业和资本很难进入相关领域,然而国家对于利用油页岩生产页岩油的企业准入制度尚无明确规定,民营企业和资本可以进入该领域。相信基于国家和当地政府的政策支持,民营企业和民间资本开发乌拉特后旗油页岩资源一定可以大有作为。
2.4 开发油页岩资源回报丰厚
据测算,当石油价格高于25美元/桶时,页岩油可望成为石油的替代品,而目前石油价格持续高位,已到100美元/桶以上。美国能源部能源信息管理局在2004年预测:随着油价的不断升高,常规和非常规石油资源量的成本差距将会缩小,并最终由于价格上升和技术发展综合因素作用使非常规石油资源量转化为常规石油资源量[5]。因此,随着不断攀升的油价及能源需求的与日俱增,开发油页岩资源的利润必定可观。
内蒙古乌拉特后旗丰富的油页岩资源极具开发价值,优越的自然条件可大大减小投资并降低成本。国内较成熟的开发利用经验有效地降低了开发风险,并可以综合开发,不但生产页岩油,还可生产电能、化肥、建筑材料及稀有金属等多种产品,争取资源的充分利用及实现经济效益的最大化。内蒙古中部经济发展较为缓慢,当地人均可支配收入较低,开发油页岩资源可以带动经济快速发展,增加就业机会,使乌拉特后旗成为内蒙古自治区新的能源产业中心。
[1]YEN T F, CHILINGARIAN G V. Oil Shale [M]. Amsterdam:Elsevier Scientific Publishing Company, 1976: 1-4.
[2]钱家麟,王剑秋,李术元.世界油页岩资源发展和利用趋势[J].吉林大学学报(地球科学版),2006,36(6):877-887.
[3]刘招君,董清水,叶松青,等.中国油页岩资源现状[J].吉林大学学报(地球科学版),2006,36(6):860-876.
[4]刘招君,柳蓉.中国油页岩特征及开发利用前景[J].地学前缘,2005,12(3):315-323.
[5]美国能源部能源信息署.国际能源展望2004[M].清华清洁能源研究与教育中心,译.北京:清华大学出版社,2004:1-55.
F407.22
B
1672-6995(2012)08-0031-02
2012-04-30
中国地质调查局国土资源大调查项目(1212010633504)
冉皞(1989-),男(满族),辽宁省抚顺市人,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院地质学专业本科在读。